JP2011516985A - 静電容量感知タッチスクリーン用のポインタデバイス - Google Patents

Abstract

タッチペン形状の受動ポインタデバイスは、静電容量タッチスクリーンと組み合わせて使用され、タッチスクリーン上の指示、書くこと、描画又は他に用いられる。
【選択図】図３ａ

Description

本発明は、電子装置に情報を入力する一般的なポインタデバイスに関する。より具体的には、本発明は、静電容量感知タッチスクリーンと組み合わせて使用されるタッチペンに関する。また、本発明は、一つまたは複数の入力デバイスを含む、例えば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、デジタルカメラ装置、および／またはハンドヘルドコンピュータのような携帯端末などの電子装置に関する。

携帯端末（たとえば、携帯電話、ＰＤＡ、メディアプレーヤーおよび/またはハンドヘルドコンピュータ）のような多様な携帯電子機器が、今日広く使用されている。これらの装置の多くは、異なる物体の位置検出の方法と装置を含むように開発されている。

様々なオブジェクト検出、位置判定技術が使用されてきたことは、タッチセンサー式のデータ入力スクリーン、タッチパッドの分野で知られている。

一例として、感圧タッチパットは、局所点でタッチパッドの表面に対して押され、表面に沿って移動する任意の物体に、コンピュータスクリーン上のカーソルの対応する動きとして、メッセージを書き込んだり他のデータを入力することを可能にする。タッチペン（ｓｔｙｌｕｓ）は、指の先端よりもいくつかの利点を提供するので、しばしばタッチパッドと一体化され、指の先端以外のポインティングデバイスを提供する。

静電容量タッチスクリーンやタッチパッドが非常に普及している。良好な設計可能性と組み合わさった良好な光学的性能及び機械的性能は、これらのタッチスクリーンをとても魅力的なものにする。この技術は、ガラススクリーンを通じた静電容量検出に基づく。透明なセンサー膜は、ガラススクリーンの背後に配置されている。指がスクリーンに接触すると、指とセンサー膜の間で静電容量が生じる。指がスクリーンに触れる位置に対応する座標が提供されるように、センサー膜上にパターンが形成される。しかし、これの一つの欠点は、入力を検出するために、指や他の非常に大きな導電性物体の利用が必要であることである。これは、抵抗性タッチパッドで一般的に使用されているタッチペン入力を除外する。

導電性タッチペンや、バッテリを含むアクティブタッチペンは、静電容量タッチスクリーンと共に開示されているが、これらのタッチペンのサイズは、携帯電話機で使用するには大きすぎる。他の導電性材料や誘導技術の利用も開示されているが、このタイプもあまりにも大きすぎる。アクティブタッチペンは、しばしば再充電する必要があり、バッテリは変更される必要がある。また、今日の導電性および／またはアクティブなタッチペンの多くは、高価である。

上述した説明や以下の説明を考慮して、ここで、本発明のいくつかの実施形態の観点は、静電容量タッチパネルで使用されうる受動入力装置を提供することである。これは、上述した技術の欠陥、短所の個々を、または任意の組み合わせを、軽減し、緩和し、除去しようとするものである。

本発明の観点は、タッチ感知表面を有する静電容量感知タッチスクリーンと共に使用されるポインタデバイスに関する。ポインタデバイスは、導電性ポインタの先端（ｔｉｐ）と、受動導電素子（ｐａｓｓｉｖｅ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）を有する。また、導電性ポインタの先端は、ポインタデバイスがタッチ感知表面に接触する場合に、タッチ感知表面に容量かく乱（ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ）を提供するために受動導電素子と電気的に接続される。

一実施形態では、受動導電素子は感圧部品であることとしても良い。

別の実施形態では、受動導電素子は容量性部品であることとしても良い。容量性部品は、圧電素子や圧電フィルムであることとしても良い。

別の実施形態では、受動導電素子は抵抗部品であることとしてもよい。

更に別の実施形態では、ポインタデバイスは、ポインタの先端と受動導電素子を収容するケーシングを含むこととしても良い。ケーシングは、通常の（ｒｅｇｕｌａｒ）タッチペンであることとしても良い。

上述した実施形態の特徴は、任意に組み合わせることができる。

本発明のいくつかの実施形態は、静電容量感知タッチスクリーン用のポインタデバイスを提供する。本発明のいくつかの実施形態の利点は、静電容量タッチパネルの利点を得るとともに、変更する必要があるアクティブな部品なしに、静電容量感知タッチスクリーンのポインタとして使用されるタッチペンを維持できうる。本発明のいくつかの実施形態の別の利点は、改善されたユーザ経験と、見た目が良い携帯ハンドセットに薄型のポインタデバイスを提供できうることである。本発明のいくつかの実施形態の別の利点は、圧電素子は小さく、積層できるので、通常のタッチペンに容易に組み込めうることである。本発明のいくつかの実施形態の更に別の利点は、ユーザが本発明のポインタデバイスを失った場合、ポインタデバイスとして指を利用できうることである。

図１は、従来技術に係るポインタデバイスを示す。 図２は、本発明の実施形態に係るポインタデバイスを示す。 図３ａは、本発明の実施形態に係るポインタデバイスを示す。 図３ｂは、本発明の実施形態に係るポインタデバイスを示す。

本発明の実施形態は、静電容量タッチスクリーンと組み合わせて使用されるポインタデバイスの一般的な分野に関する。好ましい実施形態は、静電容量タッチスクリーン上の指示、書くこと、描画又は他に使用されるタッチペン形状の受動ポインタデバイスに関する。

本発明の実施形態は、本発明の実施形態が示される添付図面を参照して、以下により詳細に説明される。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施され、ここで説明される実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が詳細かつ完全であり、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるように、提供される。同種の引用符号は、全体を通して同種の要素を参照する。

静電容量タッチスクリーン２０の一例が、図１に示されている。タッチスクリーンは、導電検知層１がコーティングされた基板（図示せず）を含みうる。基板は、一般的に、インジウムスズ酸化物、または、導電層にわたって直流電流を伝導できる銅のような導電層でコーティングされうる。静電容量タッチスクリーン２０は、水平軸と垂直軸で蓄えた電子の制御フィールドを示し、静電容量を得る。人間の体も、電子を蓄えている電子デバイスであり、このため静電容量も示す。静電容量タッチスクリーン２０の「通常の」静電容量フィールド（基準状態）が、誰かの指５等の他の静電容量フィールドによって変更される場合には、静電容量タッチスクリーン２０の電子回路が、基準静電容量フィールドの正弦波特性や他の一般的な方法で、歪み（ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ）を測定しうる。タッチスクリーン２０が含まれる電子装置に含まれるコントローラは、演算処理のために、基準フィールドの正弦波特性の合成歪みの情報を受けうる。静電容量タッチスクリーン２０は、裸の指や、裸の手によって保持された導電デバイス５によって、タッチされることができる。しかし、静電容量タッチスクリーン２０は、鉛筆の先端や他の類似の物体等の外側の物体の影響を受けない。

図１を参照して、静電容量タッチスクリーン２０は、指５等のかなり大きい導電性物体や、他の大きい導電性物体を検出しうる。透明なセンサー層１は、ガラススクリーン２の背後に配置されている。指がスクリーンに触れるときに、静電容量が指５とセンサー層１の間に形成される。検出グリッド等のパターンが、指がスクリーンに触れる位置に対応する座標を提供できるように、センサー層１に形成される。

センサー層１は、電圧を供給する駆動ライン４と、電圧変化を検出する検出ライン３とを含む。指５は、センサー層１の近くのスクリーンへの接触があるときに、アースとして振舞い、電場（Ｅ−ｆｉｅｌｄ）等の電気磁場が、駆動ライン４と指５の間に形成される。この電場は、信号を発生する検出ライン３によって検出される。センサー層１の検出グリッドの複数のラインを走査することで、スクリーン上の指の現在位置が、例えばタッチスクリーンを含む電子機器のＣＰＵによって計算されうる。

ここで、以下に示す本発明の様々な実施形態では、感圧デバイス７、導電接触デバイス８を使用するものとする。また、ここで説明されるように、感圧デバイスと導電接触デバイスの両方の使用は、改良されたポインタデバイスを提供する。このポインタデバイスは、静電容量タッチスクリーンと組み合わせて使用されるに適している。

図２は、本発明に係るポインタデバイス６の第１実施形態を示す。ポインタデバイスは、例えば普通サイズのタッチペンケースのようなケーシング９内に取り付けられた導電接触デバイス８と、感圧デバイス７を含む。

図２に示す実施形態では、接触デバイス８は、金属ペン先端である。接触デバイス８は、ユーザがタッチスクリーンに対して接触デバイス８を接触または押下した場合に、タッチスクリーン２０の検知層１に容量かく乱を提供するように構成されている。

金属ペン先端８は、カバー層により被覆され、ポイントデバイスを使用する場合にタッチスクリーンを保護する。カバー層は、例えば、プラスチックやゴム等で作られている。

この実施形態に含まれる感圧デバイス７は、圧電素子の形式である。圧電素子は、圧電特性を有するセラミックス部品またはフィルムでありうる。

ペン先端８と圧電素子７は、電気的に接続されている。図３ａと図３ｂで見られるように、圧電素子７は、ペン先端８に対応するように位置している。これにより、タッチスクリーン２０に対してポインタデバイス６が押下されたときに、ペン先端８は図３ｂにおいて矢印で示すように、圧電素子７を押下するために圧電素子７に向かって作動する。圧電素子７は、機械的な衝撃に応じて電圧を生成し、ペン先端が圧電素子で充電され、ペン先端８とタッチスクリーンのセンサー層１の検知ライン３との間に静電容量が形成される。ペン先端８に印加された電圧は、検知ライン３上の電圧変化を検知するために十分な静電容量を超える電場を発生し、この結果、信号を生成する。検知ラインのグリッドは、タッチペンの位置を与える前に走査される。

図２に示す非常に単純な電気モデル１０において、タッチペン内の圧電素子は、電圧源１２として見なされ、検知ライン１とペン先端８の間のギャップは、容量源１３と見なされ、ユーザによるポインタデバイスの保持は、アース１１の役割をする。

使用時には、ポインタデバイス先端のユーザが、先端をタッチスクリーンの表面に置くと、容量かく乱がタッチスクリーン上で形成される。また、ポインタデバイスのユーザが、例えばタッチスクリーン上で書いたり描いたりするとき、タッチスクリーン上でポインタデバイスを移動させると、タッチスクリーンは、スクリーンを横切るポインタデバイスを検知し、適切なソフトウェアとハードウェアによって文字、数字、他のデータの入力を認識する。

ポインタデバイスは、また、ポインタデバイスの性能を向上／最適させるために、いくつかの追加の受動電気部品または、機械バネ等のいくつかの機械部品を含みうる。

ここで用いられる技術は、特定の実施形態を説明するためにのみ用いられ、本発明を限定することを意図しない。ここで用いられるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」は、文脈が特段明確に示さない限り、同様に複数形を含むことを意図されている。また、当然のことながら、本明細書では、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」、および／または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」は、明記された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または部品の存在を特定するが、１以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または部品の存在または追加を排除しない。

他に定義されている場合を除き、ここで用いられる全ての用語（技術的用語と科学的用語を含む）は、本発明が属する分野における当業者によって普通に理解されるような同じ意味を有する。また、当然のことながら、ここで用いられる用語は、本明細書の文脈における意味や従来技術に係る意味を持つように解釈されるべきである。ここで明確に定義されている場合を除き、理想的な意味や過度に形式的な意味に解釈されない。

上記では、本発明の原理、好ましい実施形態、動作モードを説明した。しかし、本発明は、限定されるよりむしろ例示としてみなされるべきであり、前述した特定の実施形態に限定されるべきではない。本発明の様々な実施形態の異なる特徴は、明示的に説明されたもの以外に組み合わせることができる。従って、当然のことながら、以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によってこれらの実施形態において変形を行いうる。

Claims (8)

1. タッチ感知表面を有する静電容量感知タッチスクリーン（２０）と共に使用されるポインタデバイス（６）であって、
   導電性ポインタの先端（８）と受動導電素子（７）を有し、
   前記導電性ポインタの先端（８）は、前記ポインタデバイス（６）が前記タッチ感知表面に接触する場合に、前記タッチ感知表面に容量かく乱を提供するために前記受動導電素子（７）に電気的に接続される、ポインタデバイス（６）。
2. 前記受動導電素子（７）は、感圧部品である、請求項１に記載のポインタデバイス（６）。
3. 前記受動導電素子（７）は、容量性部品である、請求項１に記載のポインタデバイス（６）。
4. 前記容量性部品は、圧電素子である、請求項３に記載のポインタデバイス（６）。
5. 前記容量性部品は、圧電フィルムである、請求項３に記載のポインタデバイス（６）。
6. 前記受動導電素子は、抵抗部品である、請求項１に記載のポインタデバイス（６）。
7. 前記導電性ポインタの先端（８）と前記受動導電素子（７）とを収容するケーシング（９）を更に含む、前記いずれかの請求項に記載のポインタデバイス（６）。
8. 前記ケーシング（９）は、通常のタッチペンである、請求項７に記載のポインタデバイス（６）。

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